ИСТИНА

Выяснение физиологических механизмов чувствительности миокарда нескольких видов арктических рыб к воздействию компонентов нефти – полиароматических углеводородов, а также повышения температуры окружающей среды.

Economical development of Arctic region is crucially important for successful progress of Russia. The increasing transportation of oil products by Northern sea route is of especial importance. Meanwhile, such development increases the ecological threats to fragile northern ecosystems. Specifically, the risk of cumulative impact of climate change, more prominent right in the northern latitudes, and potential oil spills gets obvious. Devastating oil spills like the 1989 Exxon Valdez and the 2010 Deepwater Horizon have drawn global attention to the toxicity of crude oil for fishes and raise immediate concern for the impact of Arctic petroleum exploration on polar species. Both pollution and warming are known to target the fish heart impairing its electrical excitability and its contractile capabilities. Robust cardiac function during toxicant and thermal stress is key to survival for fish in the changing Arctic. Therefore, aim of this project is to understand the physiological mechanisms underlying the vulnerability of myocardium in several Arctic fish species to petrochemicals – polyaromatic hydrocarbons and warming of environment.

Часть 1 В результате выполнения этой части исследования предполагается выявить острую токсичность ВРФ Западно-Сибирской нефти на всех уровнях биологической организации сердца и показать проаритмическое действие ВРФ на электрическую активность сердца северной наваги (Eleginus nawaga). Также будет показана связь между нарушениями функционирования ионных каналов на клеточном уровне с нарушениями функционирования сердечно-сосудистой системы в целом. Часть 2 Разные образцы цельной нефти содержат различное количество ПАУ с небольшой молекулярной массой (2-4 кольцевые). Выполнение данной части Проекта позволит установить, какие из этих ПАУ являются наиболее токсичными для сердца рыб. Мы предполагаем, что наиболее мощное проаритмическое воздействие будет оказывать фенантрен, несколько слабее будут действовать его метилированные производные, еще слабее – прочие исследуемые ПАУ (нафталин, флуорен, пирен). Часть 3 Выполнение данной части Проекта позволит оценить влияние известных стрессорных факторов, нагревания и подъема внеклеточной концентрации К+, на уязвимость сердца рыбы к действию ПАУ. Также будут получены первые сведения о влиянии комбинированного воздействия нескольких стрессорных факторов на электрическую активность в сердце арктических рыб. Предполагается, что комбинация стрессорных факторов приведет к нарушениям электрической активности уже при сравнительно слабом воздействии ПАУ. Часть 4 Выполнение данной части Проекта позволит выяснить, в какое время года рыбы наиболее уязвимы к воздействию ПАУ, а также установить механизмы этих сезонных различий. Мы предполагаем, что в кардиомиоцитах наваги, акклиматизировавшейся к зимним условиям среды, проаритмические эффекты ПАУ будут выражены сильнее, чем в миоцитах из сердец рыб, исследованных в летний период, поскольку в кардиомиоцитах зимней наваги ток IKr , предполагаемая главная мишень ПАУ, играет большую роль в обеспечении реполяризации, чем у летней рыбы (Abramochkin & Vornanen, 2015). Часть 5 В данной части работы мы получим первые данные о характеристиках ионных токов и о кардиотоксических эффектах ПАУ в кардиомиоцитах двух наиболее важных промысловых видах рыб Русского Севера, сельди (Clupea pallasi) и трески (Gadus morhua), а также проанализируем межвидовые различия по уязвимости к ПАУ. Предполагается обнаружить существенные межвидовые различия в эффектах ПАУ у наваги, трески и сельди.

На ББС МГУ летом 2020 года нашим коллективом было проведено исследование воздействия трициклического ПАУ фенантрена на электрическую активность сердца наваги. В работе было изучено воздействие фенантрена на основные деполяризующие (INa, ICaL) и реполяризующие (IKr, IK1, IKACh) ионные токи в желудочковых и предсердных кардиомиоцитах наваги, а также на конфигурацию потенциалов действия в желудочковых миоцитах наваги. Ранее исследований кардиотоксического воздействия фенантрена на рыб Арктики не проводилось. Мы обнаружили, что уже в концентрации 3 мкМ (а эта концентрация легко достижима в биологических тканях – см. раздел 4.5) фенантрен более чем в 2 раза подавляет основной реполяризующий ток в кардиомиоцитах наваги – IKr, а в концентрации 10 мкМ вызывает двукратное удлинение потенциала действия. Полученные с помощью специального протокола изменения мембранного потенциала, имитирующего возникновение внеочередного потенциала действия (ранние и поздние постдеполяризации), «транзиторные» токи IKr, позволяющие в норме не допустить развитие полноценных внеочередных потенциалов действия, показали еще большую чувствительность к фенантрену – 1 мкМ вызывал более чем двукратное подавление токов. Вместе с тем, в отличие от ранее изученных видов рыб (форель, зебра-данио, тунец), чувствительность кальциевого тока L-типа к фенантрену у наваги оказалась небольшой (30 мкМ вызывали 17% снижение тока, Fig.6). Таким образом, мы показали, что фенантрен оказывает выраженное ингибирующее воздействие на IKr и реполяризацию, которое является аритмогенным по крайней мере в миокарде желудочка. Вместе с тем, полученные результаты позволили сформулировать целый ряд вопросов в отношении кардиотоксического воздействия ПАУ на рыб Арктики и именно на их разрешение нацелен предлагаемый Проект.